Inline check that's used only once.
[oota-llvm.git] / lib / CodeGen / RegAllocLinearScan.cpp
index 7291e12bbea438135a0ca0b7e0a9e7440f68c7ad..966570f3f3362ecb9c69600a46a069c628206073 100644 (file)
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
 #define DEBUG_TYPE "regalloc"
-#include "PhysRegTracker.h"
+#include "LiveDebugVariables.h"
+#include "LiveRangeEdit.h"
 #include "VirtRegMap.h"
+#include "VirtRegRewriter.h"
+#include "Spiller.h"
+#include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
 #include "llvm/Function.h"
+#include "llvm/CodeGen/CalcSpillWeights.h"
 #include "llvm/CodeGen/LiveIntervalAnalysis.h"
-#include "llvm/CodeGen/LiveStackAnalysis.h"
 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
 #include "llvm/CodeGen/MachineInstr.h"
 #include "llvm/CodeGen/MachineLoopInfo.h"
 #include "llvm/CodeGen/RegisterCoalescer.h"
 #include "llvm/Target/TargetRegisterInfo.h"
 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
+#include "llvm/Target/TargetOptions.h"
 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
 #include "llvm/ADT/EquivalenceClasses.h"
+#include "llvm/ADT/SmallSet.h"
 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
 #include "llvm/Support/Debug.h"
-#include "llvm/Support/Compiler.h"
+#include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
+#include "llvm/Support/raw_ostream.h"
 #include <algorithm>
 #include <set>
 #include <queue>
 #include <memory>
 #include <cmath>
+
 using namespace llvm;
 
 STATISTIC(NumIters     , "Number of iterations performed");
 STATISTIC(NumBacktracks, "Number of times we had to backtrack");
 STATISTIC(NumCoalesce,   "Number of copies coalesced");
+STATISTIC(NumDowngrade,  "Number of registers downgraded");
 
 static cl::opt<bool>
 NewHeuristic("new-spilling-heuristic",
              cl::desc("Use new spilling heuristic"),
              cl::init(false), cl::Hidden);
 
+static cl::opt<bool>
+PreSplitIntervals("pre-alloc-split",
+                  cl::desc("Pre-register allocation live interval splitting"),
+                  cl::init(false), cl::Hidden);
+
+static cl::opt<bool>
+TrivCoalesceEnds("trivial-coalesce-ends",
+                  cl::desc("Attempt trivial coalescing of interval ends"),
+                  cl::init(false), cl::Hidden);
+
 static RegisterRegAlloc
-linearscanRegAlloc("linearscan", "  linear scan register allocator",
+linearscanRegAlloc("linearscan", "linear scan register allocator",
                    createLinearScanRegisterAllocator);
 
 namespace {
-  struct VISIBILITY_HIDDEN RALinScan : public MachineFunctionPass {
+  // When we allocate a register, add it to a fixed-size queue of
+  // registers to skip in subsequent allocations. This trades a small
+  // amount of register pressure and increased spills for flexibility in
+  // the post-pass scheduler.
+  //
+  // Note that in a the number of registers used for reloading spills
+  // will be one greater than the value of this option.
+  //
+  // One big limitation of this is that it doesn't differentiate between
+  // different register classes. So on x86-64, if there is xmm register
+  // pressure, it can caused fewer GPRs to be held in the queue.
+  static cl::opt<unsigned>
+  NumRecentlyUsedRegs("linearscan-skip-count",
+                      cl::desc("Number of registers for linearscan to remember"
+                               "to skip."),
+                      cl::init(0),
+                      cl::Hidden);
+
+  struct RALinScan : public MachineFunctionPass {
     static char ID;
-    RALinScan() : MachineFunctionPass(&ID) {}
+    RALinScan() : MachineFunctionPass(ID) {
+      initializeLiveDebugVariablesPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
+      initializeLiveIntervalsPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
+      initializeStrongPHIEliminationPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
+      initializeRegisterCoalescerAnalysisGroup(
+        *PassRegistry::getPassRegistry());
+      initializeCalculateSpillWeightsPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
+      initializePreAllocSplittingPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
+      initializeLiveStacksPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
+      initializeMachineDominatorTreePass(*PassRegistry::getPassRegistry());
+      initializeMachineLoopInfoPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
+      initializeVirtRegMapPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
+      initializeMachineDominatorTreePass(*PassRegistry::getPassRegistry());
+      
+      // Initialize the queue to record recently-used registers.
+      if (NumRecentlyUsedRegs > 0)
+        RecentRegs.resize(NumRecentlyUsedRegs, 0);
+      RecentNext = RecentRegs.begin();
+    }
 
     typedef std::pair<LiveInterval*, LiveInterval::iterator> IntervalPtr;
     typedef SmallVector<IntervalPtr, 32> IntervalPtrs;
@@ -66,15 +121,28 @@ namespace {
     EquivalenceClasses<const TargetRegisterClass*> RelatedRegClasses;
     DenseMap<unsigned, const TargetRegisterClass*> OneClassForEachPhysReg;
 
+    // NextReloadMap - For each register in the map, it maps to the another
+    // register which is defined by a reload from the same stack slot and
+    // both reloads are in the same basic block.
+    DenseMap<unsigned, unsigned> NextReloadMap;
+
+    // DowngradedRegs - A set of registers which are being "downgraded", i.e.
+    // un-favored for allocation.
+    SmallSet<unsigned, 8> DowngradedRegs;
+
+    // DowngradeMap - A map from virtual registers to physical registers being
+    // downgraded for the virtual registers.
+    DenseMap<unsigned, unsigned> DowngradeMap;
+
     MachineFunction* mf_;
     MachineRegisterInfo* mri_;
     const TargetMachine* tm_;
     const TargetRegisterInfo* tri_;
     const TargetInstrInfo* tii_;
     BitVector allocatableRegs_;
+    BitVector reservedRegs_;
     LiveIntervals* li_;
-    LiveStacks* ls_;
-    const MachineLoopInfo *loopInfo;
+    MachineLoopInfo *loopInfo;
 
     /// handled_ - Intervals are added to the handled_ set in the order of their
     /// start value.  This is uses for backtracking.
@@ -96,24 +164,60 @@ namespace {
                                 SmallVector<LiveInterval*, 64>,
                                 greater_ptr<LiveInterval> > IntervalHeap;
     IntervalHeap unhandled_;
-    std::auto_ptr<PhysRegTracker> prt_;
-    std::auto_ptr<VirtRegMap> vrm_;
+
+    /// regUse_ - Tracks register usage.
+    SmallVector<unsigned, 32> regUse_;
+    SmallVector<unsigned, 32> regUseBackUp_;
+
+    /// vrm_ - Tracks register assignments.
+    VirtRegMap* vrm_;
+
+    std::auto_ptr<VirtRegRewriter> rewriter_;
+
     std::auto_ptr<Spiller> spiller_;
 
+    // The queue of recently-used registers.
+    SmallVector<unsigned, 4> RecentRegs;
+    SmallVector<unsigned, 4>::iterator RecentNext;
+
+    // Record that we just picked this register.
+    void recordRecentlyUsed(unsigned reg) {
+      assert(reg != 0 && "Recently used register is NOREG!");
+      if (!RecentRegs.empty()) {
+        *RecentNext++ = reg;
+        if (RecentNext == RecentRegs.end())
+          RecentNext = RecentRegs.begin();
+      }
+    }
+
   public:
     virtual const char* getPassName() const {
       return "Linear Scan Register Allocator";
     }
 
     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
+      AU.setPreservesCFG();
+      AU.addRequired<AliasAnalysis>();
+      AU.addPreserved<AliasAnalysis>();
       AU.addRequired<LiveIntervals>();
+      AU.addPreserved<SlotIndexes>();
+      if (StrongPHIElim)
+        AU.addRequiredID(StrongPHIEliminationID);
       // Make sure PassManager knows which analyses to make available
       // to coalescing and which analyses coalescing invalidates.
       AU.addRequiredTransitive<RegisterCoalescer>();
-      AU.addRequired<LiveStacks>();
-      AU.addPreserved<LiveStacks>();
+      AU.addRequired<CalculateSpillWeights>();
+      if (PreSplitIntervals)
+        AU.addRequiredID(PreAllocSplittingID);
+      AU.addRequiredID(LiveStacksID);
+      AU.addPreservedID(LiveStacksID);
       AU.addRequired<MachineLoopInfo>();
       AU.addPreserved<MachineLoopInfo>();
+      AU.addRequired<VirtRegMap>();
+      AU.addPreserved<VirtRegMap>();
+      AU.addRequired<LiveDebugVariables>();
+      AU.addPreserved<LiveDebugVariables>();
+      AU.addRequiredID(MachineDominatorsID);
       AU.addPreservedID(MachineDominatorsID);
       MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
     }
@@ -121,6 +225,12 @@ namespace {
     /// runOnMachineFunction - register allocate the whole function
     bool runOnMachineFunction(MachineFunction&);
 
+    // Determine if we skip this register due to its being recently used.
+    bool isRecentlyUsed(unsigned reg) const {
+      return std::find(RecentRegs.begin(), RecentRegs.end(), reg) !=
+             RecentRegs.end();
+    }
+
   private:
     /// linearScan - the linear scan algorithm
     void linearScan();
@@ -131,16 +241,30 @@ namespace {
 
     /// processActiveIntervals - expire old intervals and move non-overlapping
     /// ones to the inactive list.
-    void processActiveIntervals(unsigned CurPoint);
+    void processActiveIntervals(SlotIndex CurPoint);
 
     /// processInactiveIntervals - expire old intervals and move overlapping
     /// ones to the active list.
-    void processInactiveIntervals(unsigned CurPoint);
+    void processInactiveIntervals(SlotIndex CurPoint);
+
+    /// hasNextReloadInterval - Return the next liveinterval that's being
+    /// defined by a reload from the same SS as the specified one.
+    LiveInterval *hasNextReloadInterval(LiveInterval *cur);
+
+    /// DowngradeRegister - Downgrade a register for allocation.
+    void DowngradeRegister(LiveInterval *li, unsigned Reg);
+
+    /// UpgradeRegister - Upgrade a register for allocation.
+    void UpgradeRegister(unsigned Reg);
 
     /// assignRegOrStackSlotAtInterval - assign a register if one
     /// is available, or spill.
     void assignRegOrStackSlotAtInterval(LiveInterval* cur);
 
+    void updateSpillWeights(std::vector<float> &Weights,
+                            unsigned reg, float weight,
+                            const TargetRegisterClass *RC);
+
     /// findIntervalsToSpill - Determine the intervals to spill for the
     /// specified interval. It's passed the physical registers whose spill
     /// weight is the lowest among all the registers whose live intervals
@@ -151,60 +275,145 @@ namespace {
                             SmallVector<LiveInterval*, 8> &SpillIntervals);
 
     /// attemptTrivialCoalescing - If a simple interval is defined by a copy,
-    /// try allocate the definition the same register as the source register
-    /// if the register is not defined during live time of the interval. This
-    /// eliminate a copy. This is used to coalesce copies which were not
+    /// try to allocate the definition to the same register as the source,
+    /// if the register is not defined during the life time of the interval.
+    /// This eliminates a copy, and is used to coalesce copies which were not
     /// coalesced away before allocation either due to dest and src being in
     /// different register classes or because the coalescer was overly
     /// conservative.
     unsigned attemptTrivialCoalescing(LiveInterval &cur, unsigned Reg);
 
     ///
-    /// register handling helpers
+    /// Register usage / availability tracking helpers.
+    ///
+
+    void initRegUses() {
+      regUse_.resize(tri_->getNumRegs(), 0);
+      regUseBackUp_.resize(tri_->getNumRegs(), 0);
+    }
+
+    void finalizeRegUses() {
+#ifndef NDEBUG
+      // Verify all the registers are "freed".
+      bool Error = false;
+      for (unsigned i = 0, e = tri_->getNumRegs(); i != e; ++i) {
+        if (regUse_[i] != 0) {
+          dbgs() << tri_->getName(i) << " is still in use!\n";
+          Error = true;
+        }
+      }
+      if (Error)
+        llvm_unreachable(0);
+#endif
+      regUse_.clear();
+      regUseBackUp_.clear();
+    }
+
+    void addRegUse(unsigned physReg) {
+      assert(TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(physReg) &&
+             "should be physical register!");
+      ++regUse_[physReg];
+      for (const unsigned* as = tri_->getAliasSet(physReg); *as; ++as)
+        ++regUse_[*as];
+    }
+
+    void delRegUse(unsigned physReg) {
+      assert(TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(physReg) &&
+             "should be physical register!");
+      assert(regUse_[physReg] != 0);
+      --regUse_[physReg];
+      for (const unsigned* as = tri_->getAliasSet(physReg); *as; ++as) {
+        assert(regUse_[*as] != 0);
+        --regUse_[*as];
+      }
+    }
+
+    bool isRegAvail(unsigned physReg) const {
+      assert(TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(physReg) &&
+             "should be physical register!");
+      return regUse_[physReg] == 0;
+    }
+
+    void backUpRegUses() {
+      regUseBackUp_ = regUse_;
+    }
+
+    void restoreRegUses() {
+      regUse_ = regUseBackUp_;
+    }
+
+    ///
+    /// Register handling helpers.
     ///
 
     /// getFreePhysReg - return a free physical register for this virtual
     /// register interval if we have one, otherwise return 0.
     unsigned getFreePhysReg(LiveInterval* cur);
-
-    /// assignVirt2StackSlot - assigns this virtual register to a
-    /// stack slot. returns the stack slot
-    int assignVirt2StackSlot(unsigned virtReg);
+    unsigned getFreePhysReg(LiveInterval* cur,
+                            const TargetRegisterClass *RC,
+                            unsigned MaxInactiveCount,
+                            SmallVector<unsigned, 256> &inactiveCounts,
+                            bool SkipDGRegs);
+
+    /// getFirstNonReservedPhysReg - return the first non-reserved physical
+    /// register in the register class.
+    unsigned getFirstNonReservedPhysReg(const TargetRegisterClass *RC) {
+        TargetRegisterClass::iterator aoe = RC->allocation_order_end(*mf_);
+        TargetRegisterClass::iterator i = RC->allocation_order_begin(*mf_);
+        while (i != aoe && reservedRegs_.test(*i))
+          ++i;
+        assert(i != aoe && "All registers reserved?!");
+        return *i;
+      }
 
     void ComputeRelatedRegClasses();
 
     template <typename ItTy>
     void printIntervals(const char* const str, ItTy i, ItTy e) const {
-      if (str) DOUT << str << " intervals:\n";
-      for (; i != e; ++i) {
-        DOUT << "\t" << *i->first << " -> ";
-        unsigned reg = i->first->reg;
-        if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(reg)) {
-          reg = vrm_->getPhys(reg);
-        }
-        DOUT << tri_->getName(reg) << '\n';
-      }
+      DEBUG({
+          if (str)
+            dbgs() << str << " intervals:\n";
+
+          for (; i != e; ++i) {
+            dbgs() << '\t' << *i->first << " -> ";
+
+            unsigned reg = i->first->reg;
+            if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(reg))
+              reg = vrm_->getPhys(reg);
+
+            dbgs() << tri_->getName(reg) << '\n';
+          }
+        });
     }
   };
   char RALinScan::ID = 0;
 }
 
-static RegisterPass<RALinScan>
-X("linearscan-regalloc", "Linear Scan Register Allocator");
+INITIALIZE_PASS_BEGIN(RALinScan, "linearscan-regalloc",
+                      "Linear Scan Register Allocator", false, false)
+INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LiveIntervals)
+INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(StrongPHIElimination)
+INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(CalculateSpillWeights)
+INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(PreAllocSplitting)
+INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LiveStacks)
+INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(MachineLoopInfo)
+INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(VirtRegMap)
+INITIALIZE_AG_DEPENDENCY(RegisterCoalescer)
+INITIALIZE_AG_DEPENDENCY(AliasAnalysis)
+INITIALIZE_PASS_END(RALinScan, "linearscan-regalloc",
+                    "Linear Scan Register Allocator", false, false)
 
 void RALinScan::ComputeRelatedRegClasses() {
-  const TargetRegisterInfo &TRI = *tri_;
-  
   // First pass, add all reg classes to the union, and determine at least one
   // reg class that each register is in.
   bool HasAliases = false;
-  for (TargetRegisterInfo::regclass_iterator RCI = TRI.regclass_begin(),
-       E = TRI.regclass_end(); RCI != E; ++RCI) {
+  for (TargetRegisterInfo::regclass_iterator RCI = tri_->regclass_begin(),
+       E = tri_->regclass_end(); RCI != E; ++RCI) {
     RelatedRegClasses.insert(*RCI);
     for (TargetRegisterClass::iterator I = (*RCI)->begin(), E = (*RCI)->end();
          I != E; ++I) {
-      HasAliases = HasAliases || *TRI.getAliasSet(*I) != 0;
-      
+      HasAliases = HasAliases || *tri_->getAliasSet(*I) != 0;
+
       const TargetRegisterClass *&PRC = OneClassForEachPhysReg[*I];
       if (PRC) {
         // Already processed this register.  Just make sure we know that
@@ -215,7 +424,7 @@ void RALinScan::ComputeRelatedRegClasses() {
       }
     }
   }
-  
+
   // Second pass, now that we know conservatively what register classes each reg
   // belongs to, add info about aliases.  We don't need to do this for targets
   // without register aliases.
@@ -223,52 +432,78 @@ void RALinScan::ComputeRelatedRegClasses() {
     for (DenseMap<unsigned, const TargetRegisterClass*>::iterator
          I = OneClassForEachPhysReg.begin(), E = OneClassForEachPhysReg.end();
          I != E; ++I)
-      for (const unsigned *AS = TRI.getAliasSet(I->first); *AS; ++AS)
-        RelatedRegClasses.unionSets(I->second, OneClassForEachPhysReg[*AS]);
+      for (const unsigned *AS = tri_->getAliasSet(I->first); *AS; ++AS) {
+        const TargetRegisterClass *AliasClass = 
+          OneClassForEachPhysReg.lookup(*AS);
+        if (AliasClass)
+          RelatedRegClasses.unionSets(I->second, AliasClass);
+      }
 }
 
-/// attemptTrivialCoalescing - If a simple interval is defined by a copy,
-/// try allocate the definition the same register as the source register
-/// if the register is not defined during live time of the interval. This
-/// eliminate a copy. This is used to coalesce copies which were not
-/// coalesced away before allocation either due to dest and src being in
-/// different register classes or because the coalescer was overly
-/// conservative.
+/// attemptTrivialCoalescing - If a simple interval is defined by a copy, try
+/// allocate the definition the same register as the source register if the
+/// register is not defined during live time of the interval. If the interval is
+/// killed by a copy, try to use the destination register. This eliminates a
+/// copy. This is used to coalesce copies which were not coalesced away before
+/// allocation either due to dest and src being in different register classes or
+/// because the coalescer was overly conservative.
 unsigned RALinScan::attemptTrivialCoalescing(LiveInterval &cur, unsigned Reg) {
-  if ((cur.preference && cur.preference == Reg) || !cur.containsOneValue())
+  unsigned Preference = vrm_->getRegAllocPref(cur.reg);
+  if ((Preference && Preference == Reg) || !cur.containsOneValue())
     return Reg;
 
-  VNInfo *vni = cur.getValNumInfo(0);
-  if (!vni->def || vni->def == ~1U || vni->def == ~0U)
+  // We cannot handle complicated live ranges. Simple linear stuff only.
+  if (cur.ranges.size() != 1)
     return Reg;
-  MachineInstr *CopyMI = li_->getInstructionFromIndex(vni->def);
-  unsigned SrcReg, DstReg;
-  if (!CopyMI || !tii_->isMoveInstr(*CopyMI, SrcReg, DstReg))
+
+  const LiveRange &range = cur.ranges.front();
+
+  VNInfo *vni = range.valno;
+  if (vni->isUnused() || !vni->def.isValid())
     return Reg;
-  if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(SrcReg)) {
-    if (!vrm_->isAssignedReg(SrcReg))
-      return Reg;
+
+  unsigned CandReg;
+  {
+    MachineInstr *CopyMI;
+    if ((CopyMI = li_->getInstructionFromIndex(vni->def)) && CopyMI->isCopy())
+      // Defined by a copy, try to extend SrcReg forward
+      CandReg = CopyMI->getOperand(1).getReg();
+    else if (TrivCoalesceEnds &&
+            (CopyMI = li_->getInstructionFromIndex(range.end.getBaseIndex())) &&
+             CopyMI->isCopy() && cur.reg == CopyMI->getOperand(1).getReg())
+      // Only used by a copy, try to extend DstReg backwards
+      CandReg = CopyMI->getOperand(0).getReg();
     else
-      SrcReg = vrm_->getPhys(SrcReg);
+      return Reg;
+
+    // If the target of the copy is a sub-register then don't coalesce.
+    if(CopyMI->getOperand(0).getSubReg())
+      return Reg;
+  }
+
+  if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(CandReg)) {
+    if (!vrm_->isAssignedReg(CandReg))
+      return Reg;
+    CandReg = vrm_->getPhys(CandReg);
   }
-  if (Reg == SrcReg)
+  if (Reg == CandReg)
     return Reg;
 
   const TargetRegisterClass *RC = mri_->getRegClass(cur.reg);
-  if (!RC->contains(SrcReg))
+  if (!RC->contains(CandReg))
+    return Reg;
+
+  if (li_->conflictsWithPhysReg(cur, *vrm_, CandReg))
     return Reg;
 
   // Try to coalesce.
-  if (!li_->conflictsWithPhysRegDef(cur, *vrm_, SrcReg)) {
-    DOUT << "Coalescing: " << cur << " -> " << tri_->getName(SrcReg)
-         << '\n';
-    vrm_->clearVirt(cur.reg);
-    vrm_->assignVirt2Phys(cur.reg, SrcReg);
-    ++NumCoalesce;
-    return SrcReg;
-  }
+  DEBUG(dbgs() << "Coalescing: " << cur << " -> " << tri_->getName(CandReg)
+        << '\n');
+  vrm_->clearVirt(cur.reg);
+  vrm_->assignVirt2Phys(cur.reg, CandReg);
 
-  return Reg;
+  ++NumCoalesce;
+  return CandReg;
 }
 
 bool RALinScan::runOnMachineFunction(MachineFunction &fn) {
@@ -278,8 +513,8 @@ bool RALinScan::runOnMachineFunction(MachineFunction &fn) {
   tri_ = tm_->getRegisterInfo();
   tii_ = tm_->getInstrInfo();
   allocatableRegs_ = tri_->getAllocatableSet(fn);
+  reservedRegs_ = tri_->getReservedRegs(fn);
   li_ = &getAnalysis<LiveIntervals>();
-  ls_ = &getAnalysis<LiveStacks>();
   loopInfo = &getAnalysis<MachineLoopInfo>();
 
   // We don't run the coalescer here because we have no reason to
@@ -290,24 +525,37 @@ bool RALinScan::runOnMachineFunction(MachineFunction &fn) {
   // If this is the first function compiled, compute the related reg classes.
   if (RelatedRegClasses.empty())
     ComputeRelatedRegClasses();
-  
-  if (!prt_.get()) prt_.reset(new PhysRegTracker(*tri_));
-  vrm_.reset(new VirtRegMap(*mf_));
-  if (!spiller_.get()) spiller_.reset(createSpiller());
+
+  // Also resize register usage trackers.
+  initRegUses();
+
+  vrm_ = &getAnalysis<VirtRegMap>();
+  if (!rewriter_.get()) rewriter_.reset(createVirtRegRewriter());
+
+  spiller_.reset(createSpiller(*this, *mf_, *vrm_));
 
   initIntervalSets();
 
   linearScan();
 
   // Rewrite spill code and update the PhysRegsUsed set.
-  spiller_->runOnMachineFunction(*mf_, *vrm_);
-  vrm_.reset();  // Free the VirtRegMap
+  rewriter_->runOnMachineFunction(*mf_, *vrm_, li_);
+
+  // Write out new DBG_VALUE instructions.
+  getAnalysis<LiveDebugVariables>().emitDebugValues(vrm_);
 
   assert(unhandled_.empty() && "Unhandled live intervals remain!");
+
+  finalizeRegUses();
+
   fixed_.clear();
   active_.clear();
   inactive_.clear();
   handled_.clear();
+  NextReloadMap.clear();
+  DowngradedRegs.clear();
+  DowngradeMap.clear();
+  spiller_.reset(0);
 
   return true;
 }
@@ -324,61 +572,73 @@ void RALinScan::initIntervalSets()
 
   for (LiveIntervals::iterator i = li_->begin(), e = li_->end(); i != e; ++i) {
     if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(i->second->reg)) {
-      mri_->setPhysRegUsed(i->second->reg);
-      fixed_.push_back(std::make_pair(i->second, i->second->begin()));
-    } else
-      unhandled_.push(i->second);
+      if (!i->second->empty()) {
+        mri_->setPhysRegUsed(i->second->reg);
+        fixed_.push_back(std::make_pair(i->second, i->second->begin()));
+      }
+    } else {
+      if (i->second->empty()) {
+        assignRegOrStackSlotAtInterval(i->second);
+      }
+      else
+        unhandled_.push(i->second);
+    }
   }
 }
 
-void RALinScan::linearScan()
-{
+void RALinScan::linearScan() {
   // linear scan algorithm
-  DOUT << "********** LINEAR SCAN **********\n";
-  DOUT << "********** Function: " << mf_->getFunction()->getName() << '\n';
-
-  DEBUG(printIntervals("fixed", fixed_.begin(), fixed_.end()));
+  DEBUG({
+      dbgs() << "********** LINEAR SCAN **********\n"
+             << "********** Function: "
+             << mf_->getFunction()->getName() << '\n';
+      printIntervals("fixed", fixed_.begin(), fixed_.end());
+    });
 
   while (!unhandled_.empty()) {
     // pick the interval with the earliest start point
     LiveInterval* cur = unhandled_.top();
     unhandled_.pop();
     ++NumIters;
-    DOUT << "\n*** CURRENT ***: " << *cur << '\n';
+    DEBUG(dbgs() << "\n*** CURRENT ***: " << *cur << '\n');
 
-    if (!cur->empty()) {
-      processActiveIntervals(cur->beginNumber());
-      processInactiveIntervals(cur->beginNumber());
+    assert(!cur->empty() && "Empty interval in unhandled set.");
 
-      assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(cur->reg) &&
-             "Can only allocate virtual registers!");
-    }
+    processActiveIntervals(cur->beginIndex());
+    processInactiveIntervals(cur->beginIndex());
+
+    assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(cur->reg) &&
+           "Can only allocate virtual registers!");
 
     // Allocating a virtual register. try to find a free
     // physical register or spill an interval (possibly this one) in order to
     // assign it one.
     assignRegOrStackSlotAtInterval(cur);
 
-    DEBUG(printIntervals("active", active_.begin(), active_.end()));
-    DEBUG(printIntervals("inactive", inactive_.begin(), inactive_.end()));
+    DEBUG({
+        printIntervals("active", active_.begin(), active_.end());
+        printIntervals("inactive", inactive_.begin(), inactive_.end());
+      });
   }
 
-  // expire any remaining active intervals
+  // Expire any remaining active intervals
   while (!active_.empty()) {
     IntervalPtr &IP = active_.back();
     unsigned reg = IP.first->reg;
-    DOUT << "\tinterval " << *IP.first << " expired\n";
+    DEBUG(dbgs() << "\tinterval " << *IP.first << " expired\n");
     assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(reg) &&
            "Can only allocate virtual registers!");
     reg = vrm_->getPhys(reg);
-    prt_->delRegUse(reg);
+    delRegUse(reg);
     active_.pop_back();
   }
 
-  // expire any remaining inactive intervals
-  DEBUG(for (IntervalPtrs::reverse_iterator
-               i = inactive_.rbegin(); i != inactive_.rend(); ++i)
-        DOUT << "\tinterval " << *i->first << " expired\n");
+  // Expire any remaining inactive intervals
+  DEBUG({
+      for (IntervalPtrs::reverse_iterator
+             i = inactive_.rbegin(); i != inactive_.rend(); ++i)
+        dbgs() << "\tinterval " << *i->first << " expired\n";
+    });
   inactive_.clear();
 
   // Add live-ins to every BB except for entry. Also perform trivial coalescing.
@@ -397,26 +657,35 @@ void RALinScan::linearScan()
     // Ignore splited live intervals.
     if (!isPhys && vrm_->getPreSplitReg(cur.reg))
       continue;
+
     for (LiveInterval::Ranges::const_iterator I = cur.begin(), E = cur.end();
          I != E; ++I) {
       const LiveRange &LR = *I;
-      if (li_->findLiveInMBBs(LR, LiveInMBBs)) {
+      if (li_->findLiveInMBBs(LR.start, LR.end, LiveInMBBs)) {
         for (unsigned i = 0, e = LiveInMBBs.size(); i != e; ++i)
-          if (LiveInMBBs[i] != EntryMBB)
+          if (LiveInMBBs[i] != EntryMBB) {
+            assert(TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Reg) &&
+                   "Adding a virtual register to livein set?");
             LiveInMBBs[i]->addLiveIn(Reg);
+          }
         LiveInMBBs.clear();
       }
     }
   }
 
-  DOUT << *vrm_;
+  DEBUG(dbgs() << *vrm_);
+
+  // Look for physical registers that end up not being allocated even though
+  // register allocator had to spill other registers in its register class.
+  if (!vrm_->FindUnusedRegisters(li_))
+    return;
 }
 
 /// processActiveIntervals - expire old intervals and move non-overlapping ones
 /// to the inactive list.
-void RALinScan::processActiveIntervals(unsigned CurPoint)
+void RALinScan::processActiveIntervals(SlotIndex CurPoint)
 {
-  DOUT << "\tprocessing active intervals:\n";
+  DEBUG(dbgs() << "\tprocessing active intervals:\n");
 
   for (unsigned i = 0, e = active_.size(); i != e; ++i) {
     LiveInterval *Interval = active_[i].first;
@@ -426,11 +695,11 @@ void RALinScan::processActiveIntervals(unsigned CurPoint)
     IntervalPos = Interval->advanceTo(IntervalPos, CurPoint);
 
     if (IntervalPos == Interval->end()) {     // Remove expired intervals.
-      DOUT << "\t\tinterval " << *Interval << " expired\n";
+      DEBUG(dbgs() << "\t\tinterval " << *Interval << " expired\n");
       assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(reg) &&
              "Can only allocate virtual registers!");
       reg = vrm_->getPhys(reg);
-      prt_->delRegUse(reg);
+      delRegUse(reg);
 
       // Pop off the end of the list.
       active_[i] = active_.back();
@@ -439,11 +708,11 @@ void RALinScan::processActiveIntervals(unsigned CurPoint)
 
     } else if (IntervalPos->start > CurPoint) {
       // Move inactive intervals to inactive list.
-      DOUT << "\t\tinterval " << *Interval << " inactive\n";
+      DEBUG(dbgs() << "\t\tinterval " << *Interval << " inactive\n");
       assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(reg) &&
              "Can only allocate virtual registers!");
       reg = vrm_->getPhys(reg);
-      prt_->delRegUse(reg);
+      delRegUse(reg);
       // add to inactive.
       inactive_.push_back(std::make_pair(Interval, IntervalPos));
 
@@ -460,9 +729,9 @@ void RALinScan::processActiveIntervals(unsigned CurPoint)
 
 /// processInactiveIntervals - expire old intervals and move overlapping
 /// ones to the active list.
-void RALinScan::processInactiveIntervals(unsigned CurPoint)
+void RALinScan::processInactiveIntervals(SlotIndex CurPoint)
 {
-  DOUT << "\tprocessing inactive intervals:\n";
+  DEBUG(dbgs() << "\tprocessing inactive intervals:\n");
 
   for (unsigned i = 0, e = inactive_.size(); i != e; ++i) {
     LiveInterval *Interval = inactive_[i].first;
@@ -472,7 +741,7 @@ void RALinScan::processInactiveIntervals(unsigned CurPoint)
     IntervalPos = Interval->advanceTo(IntervalPos, CurPoint);
 
     if (IntervalPos == Interval->end()) {       // remove expired intervals.
-      DOUT << "\t\tinterval " << *Interval << " expired\n";
+      DEBUG(dbgs() << "\t\tinterval " << *Interval << " expired\n");
 
       // Pop off the end of the list.
       inactive_[i] = inactive_.back();
@@ -480,11 +749,11 @@ void RALinScan::processInactiveIntervals(unsigned CurPoint)
       --i; --e;
     } else if (IntervalPos->start <= CurPoint) {
       // move re-activated intervals in active list
-      DOUT << "\t\tinterval " << *Interval << " active\n";
+      DEBUG(dbgs() << "\t\tinterval " << *Interval << " active\n");
       assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(reg) &&
              "Can only allocate virtual registers!");
       reg = vrm_->getPhys(reg);
-      prt_->addRegUse(reg);
+      addRegUse(reg);
       // add to active
       active_.push_back(std::make_pair(Interval, IntervalPos));
 
@@ -501,12 +770,35 @@ void RALinScan::processInactiveIntervals(unsigned CurPoint)
 
 /// updateSpillWeights - updates the spill weights of the specifed physical
 /// register and its weight.
-static void updateSpillWeights(std::vector<float> &Weights,
-                               unsigned reg, float weight,
-                               const TargetRegisterInfo *TRI) {
+void RALinScan::updateSpillWeights(std::vector<float> &Weights,
+                                   unsigned reg, float weight,
+                                   const TargetRegisterClass *RC) {
+  SmallSet<unsigned, 4> Processed;
+  SmallSet<unsigned, 4> SuperAdded;
+  SmallVector<unsigned, 4> Supers;
   Weights[reg] += weight;
-  for (const unsigned* as = TRI->getAliasSet(reg); *as; ++as)
+  Processed.insert(reg);
+  for (const unsigned* as = tri_->getAliasSet(reg); *as; ++as) {
     Weights[*as] += weight;
+    Processed.insert(*as);
+    if (tri_->isSubRegister(*as, reg) &&
+        SuperAdded.insert(*as) &&
+        RC->contains(*as)) {
+      Supers.push_back(*as);
+    }
+  }
+
+  // If the alias is a super-register, and the super-register is in the
+  // register class we are trying to allocate. Then add the weight to all
+  // sub-registers of the super-register even if they are not aliases.
+  // e.g. allocating for GR32, bh is not used, updating bl spill weight.
+  //      bl should get the same spill weight otherwise it will be choosen
+  //      as a spill candidate since spilling bh doesn't make ebx available.
+  for (unsigned i = 0, e = Supers.size(); i != e; ++i) {
+    for (const unsigned *sr = tri_->getSubRegisters(Supers[i]); *sr; ++sr)
+      if (!Processed.count(*sr))
+        Weights[*sr] += weight;
+  }
 }
 
 static
@@ -518,7 +810,8 @@ FindIntervalInVector(RALinScan::IntervalPtrs &IP, LiveInterval *LI) {
   return IP.end();
 }
 
-static void RevertVectorIteratorsTo(RALinScan::IntervalPtrs &V, unsigned Point){
+static void RevertVectorIteratorsTo(RALinScan::IntervalPtrs &V,
+                                    SlotIndex Point){
   for (unsigned i = 0, e = V.size(); i != e; ++i) {
     RALinScan::IntervalPtr &IP = V[i];
     LiveInterval::iterator I = std::upper_bound(IP.first->begin(),
@@ -528,41 +821,19 @@ static void RevertVectorIteratorsTo(RALinScan::IntervalPtrs &V, unsigned Point){
   }
 }
 
-/// addStackInterval - Create a LiveInterval for stack if the specified live
-/// interval has been spilled.
-static void addStackInterval(LiveInterval *cur, LiveStacks *ls_,
-                             LiveIntervals *li_, float &Weight,
-                             VirtRegMap &vrm_) {
-  int SS = vrm_.getStackSlot(cur->reg);
-  if (SS == VirtRegMap::NO_STACK_SLOT)
-    return;
-  LiveInterval &SI = ls_->getOrCreateInterval(SS);
-  SI.weight += Weight;
-
-  VNInfo *VNI;
-  if (SI.getNumValNums())
-    VNI = SI.getValNumInfo(0);
-  else
-    VNI = SI.getNextValue(~0U, 0, ls_->getVNInfoAllocator());
-
-  LiveInterval &RI = li_->getInterval(cur->reg);
-  // FIXME: This may be overly conservative.
-  SI.MergeRangesInAsValue(RI, VNI);
-}
-
 /// getConflictWeight - Return the number of conflicts between cur
 /// live interval and defs and uses of Reg weighted by loop depthes.
-static float getConflictWeight(LiveInterval *cur, unsigned Reg,
-                                  LiveIntervals *li_,
-                                  MachineRegisterInfo *mri_,
-                                  const MachineLoopInfo *loopInfo) {
+static
+float getConflictWeight(LiveInterval *cur, unsigned Reg, LiveIntervals *li_,
+                        MachineRegisterInfo *mri_,
+                        MachineLoopInfo *loopInfo) {
   float Conflicts = 0;
   for (MachineRegisterInfo::reg_iterator I = mri_->reg_begin(Reg),
          E = mri_->reg_end(); I != E; ++I) {
     MachineInstr *MI = &*I;
     if (cur->liveAt(li_->getInstructionIndex(MI))) {
       unsigned loopDepth = loopInfo->getLoopDepth(MI->getParent());
-      Conflicts += powf(10.0f, (float)loopDepth);
+      Conflicts += std::pow(10.0f, (float)loopDepth);
     }
   }
   return Conflicts;
@@ -582,11 +853,13 @@ void RALinScan::findIntervalsToSpill(LiveInterval *cur,
   float Conflicts[3] = { 0.0f, 0.0f, 0.0f };
   SmallVector<LiveInterval*, 8> SLIs[3];
 
-  DOUT << "\tConsidering " << NumCands << " candidates: ";
-  DEBUG(for (unsigned i = 0; i != NumCands; ++i)
-          DOUT << tri_->getName(Candidates[i].first) << " ";
-        DOUT << "\n";);
-  
+  DEBUG({
+      dbgs() << "\tConsidering " << NumCands << " candidates: ";
+      for (unsigned i = 0; i != NumCands; ++i)
+        dbgs() << tri_->getName(Candidates[i].first) << " ";
+      dbgs() << "\n";
+    });
+
   // Calculate the number of conflicts of each candidate.
   for (IntervalPtrs::iterator i = active_.begin(); i != active_.end(); ++i) {
     unsigned Reg = i->first->reg;
@@ -634,9 +907,15 @@ void RALinScan::findIntervalsToSpill(LiveInterval *cur,
 
 namespace {
   struct WeightCompare {
+  private:
+    const RALinScan &Allocator;
+
+  public:
+    WeightCompare(const RALinScan &Alloc) : Allocator(Alloc) {}
+
     typedef std::pair<unsigned, float> RegWeightPair;
     bool operator()(const RegWeightPair &LHS, const RegWeightPair &RHS) const {
-      return LHS.second < RHS.second;
+      return LHS.second < RHS.second && !Allocator.isRecentlyUsed(LHS.first);
     }
   };
 }
@@ -651,53 +930,94 @@ static bool weightsAreClose(float w1, float w2) {
   return (diff / w2) <= 0.05f;  // Within 5%.
 }
 
+LiveInterval *RALinScan::hasNextReloadInterval(LiveInterval *cur) {
+  DenseMap<unsigned, unsigned>::iterator I = NextReloadMap.find(cur->reg);
+  if (I == NextReloadMap.end())
+    return 0;
+  return &li_->getInterval(I->second);
+}
+
+void RALinScan::DowngradeRegister(LiveInterval *li, unsigned Reg) {
+  for (const unsigned *AS = tri_->getOverlaps(Reg); *AS; ++AS) {
+    bool isNew = DowngradedRegs.insert(*AS);
+    (void)isNew; // Silence compiler warning.
+    assert(isNew && "Multiple reloads holding the same register?");
+    DowngradeMap.insert(std::make_pair(li->reg, *AS));
+  }
+  ++NumDowngrade;
+}
+
+void RALinScan::UpgradeRegister(unsigned Reg) {
+  if (Reg) {
+    DowngradedRegs.erase(Reg);
+    for (const unsigned *AS = tri_->getAliasSet(Reg); *AS; ++AS)
+      DowngradedRegs.erase(*AS);
+  }
+}
+
+namespace {
+  struct LISorter {
+    bool operator()(LiveInterval* A, LiveInterval* B) {
+      return A->beginIndex() < B->beginIndex();
+    }
+  };
+}
+
 /// assignRegOrStackSlotAtInterval - assign a register if one is available, or
 /// spill.
-void RALinScan::assignRegOrStackSlotAtInterval(LiveInterval* cur)
-{
-  DOUT << "\tallocating current interval: ";
+void RALinScan::assignRegOrStackSlotAtInterval(LiveInterval* cur) {
+  const TargetRegisterClass *RC = mri_->getRegClass(cur->reg);
+  DEBUG(dbgs() << "\tallocating current interval from "
+               << RC->getName() << ": ");
 
   // This is an implicitly defined live interval, just assign any register.
-  const TargetRegisterClass *RC = mri_->getRegClass(cur->reg);
   if (cur->empty()) {
-    unsigned physReg = cur->preference;
+    unsigned physReg = vrm_->getRegAllocPref(cur->reg);
     if (!physReg)
-      physReg = *RC->allocation_order_begin(*mf_);
-    DOUT <<  tri_->getName(physReg) << '\n';
+      physReg = getFirstNonReservedPhysReg(RC);
+    DEBUG(dbgs() <<  tri_->getName(physReg) << '\n');
     // Note the register is not really in use.
     vrm_->assignVirt2Phys(cur->reg, physReg);
     return;
   }
 
-  PhysRegTracker backupPrt = *prt_;
+  backUpRegUses();
 
   std::vector<std::pair<unsigned, float> > SpillWeightsToAdd;
-  unsigned StartPosition = cur->beginNumber();
+  SlotIndex StartPosition = cur->beginIndex();
   const TargetRegisterClass *RCLeader = RelatedRegClasses.getLeaderValue(RC);
 
-  // If this live interval is defined by a move instruction and its source is
-  // assigned a physical register that is compatible with the target register
-  // class, then we should try to assign it the same register.
+  // If start of this live interval is defined by a move instruction and its
+  // source is assigned a physical register that is compatible with the target
+  // register class, then we should try to assign it the same register.
   // This can happen when the move is from a larger register class to a smaller
   // one, e.g. X86::mov32to32_. These move instructions are not coalescable.
-  if (!cur->preference && cur->containsOneValue()) {
-    VNInfo *vni = cur->getValNumInfo(0);
-    if (vni->def && vni->def != ~1U && vni->def != ~0U) {
+  if (!vrm_->getRegAllocPref(cur->reg) && cur->hasAtLeastOneValue()) {
+    VNInfo *vni = cur->begin()->valno;
+    if (!vni->isUnused() && vni->def.isValid()) {
       MachineInstr *CopyMI = li_->getInstructionFromIndex(vni->def);
-      unsigned SrcReg, DstReg;
-      if (CopyMI && tii_->isMoveInstr(*CopyMI, SrcReg, DstReg)) {
+      if (CopyMI && CopyMI->isCopy()) {
+        unsigned DstSubReg = CopyMI->getOperand(0).getSubReg();
+        unsigned SrcReg = CopyMI->getOperand(1).getReg();
+        unsigned SrcSubReg = CopyMI->getOperand(1).getSubReg();
         unsigned Reg = 0;
         if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(SrcReg))
           Reg = SrcReg;
         else if (vrm_->isAssignedReg(SrcReg))
           Reg = vrm_->getPhys(SrcReg);
-        if (Reg && allocatableRegs_[Reg] && RC->contains(Reg))
-          cur->preference = Reg;
+        if (Reg) {
+          if (SrcSubReg)
+            Reg = tri_->getSubReg(Reg, SrcSubReg);
+          if (DstSubReg)
+            Reg = tri_->getMatchingSuperReg(Reg, DstSubReg, RC);
+          if (Reg && allocatableRegs_[Reg] && RC->contains(Reg))
+            mri_->setRegAllocationHint(cur->reg, 0, Reg);
+        }
       }
     }
   }
 
-  // for every interval in inactive we overlap with, mark the
+  // For every interval in inactive we overlap with, mark the
   // register as not free and update spill weights.
   for (IntervalPtrs::const_iterator i = inactive_.begin(),
          e = inactive_.end(); i != e; ++i) {
@@ -705,16 +1025,16 @@ void RALinScan::assignRegOrStackSlotAtInterval(LiveInterval* cur)
     assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg) &&
            "Can only allocate virtual registers!");
     const TargetRegisterClass *RegRC = mri_->getRegClass(Reg);
-    // If this is not in a related reg class to the register we're allocating, 
+    // If this is not in a related reg class to the register we're allocating,
     // don't check it.
     if (RelatedRegClasses.getLeaderValue(RegRC) == RCLeader &&
         cur->overlapsFrom(*i->first, i->second-1)) {
       Reg = vrm_->getPhys(Reg);
-      prt_->addRegUse(Reg);
+      addRegUse(Reg);
       SpillWeightsToAdd.push_back(std::make_pair(Reg, i->first->weight));
     }
   }
-  
+
   // Speculatively check to see if we can get a register right now.  If not,
   // we know we won't be able to by adding more constraints.  If so, we can
   // check to see if it is valid.  Doing an exhaustive search of the fixed_ list
@@ -729,7 +1049,7 @@ void RALinScan::assignRegOrStackSlotAtInterval(LiveInterval* cur)
     SmallSet<unsigned, 8> RegAliases;
     for (const unsigned *AS = tri_->getAliasSet(physReg); *AS; ++AS)
       RegAliases.insert(*AS);
-    
+
     bool ConflictsWithFixed = false;
     for (unsigned i = 0, e = fixed_.size(); i != e; ++i) {
       IntervalPtr &IP = fixed_[i];
@@ -737,7 +1057,7 @@ void RALinScan::assignRegOrStackSlotAtInterval(LiveInterval* cur)
         // Okay, this reg is on the fixed list.  Check to see if we actually
         // conflict.
         LiveInterval *I = IP.first;
-        if (I->endNumber() > StartPosition) {
+        if (I->endIndex() > StartPosition) {
           LiveInterval::iterator II = I->advanceTo(IP.second, StartPosition);
           IP.second = II;
           if (II != I->begin() && II->start > StartPosition)
@@ -749,10 +1069,10 @@ void RALinScan::assignRegOrStackSlotAtInterval(LiveInterval* cur)
         }
       }
     }
-    
+
     // Okay, the register picked by our speculative getFreePhysReg call turned
     // out to be in use.  Actually add all of the conflicting fixed registers to
-    // prt so we can do an accurate query.
+    // regUse_ so we can do an accurate query.
     if (ConflictsWithFixed) {
       // For every interval in fixed we overlap with, mark the register as not
       // free and update spill weights.
@@ -761,49 +1081,59 @@ void RALinScan::assignRegOrStackSlotAtInterval(LiveInterval* cur)
         LiveInterval *I = IP.first;
 
         const TargetRegisterClass *RegRC = OneClassForEachPhysReg[I->reg];
-        if (RelatedRegClasses.getLeaderValue(RegRC) == RCLeader &&       
-            I->endNumber() > StartPosition) {
+        if (RelatedRegClasses.getLeaderValue(RegRC) == RCLeader &&
+            I->endIndex() > StartPosition) {
           LiveInterval::iterator II = I->advanceTo(IP.second, StartPosition);
           IP.second = II;
           if (II != I->begin() && II->start > StartPosition)
             --II;
           if (cur->overlapsFrom(*I, II)) {
             unsigned reg = I->reg;
-            prt_->addRegUse(reg);
+            addRegUse(reg);
             SpillWeightsToAdd.push_back(std::make_pair(reg, I->weight));
           }
         }
       }
 
-      // Using the newly updated prt_ object, which includes conflicts in the
+      // Using the newly updated regUse_ object, which includes conflicts in the
       // future, see if there are any registers available.
       physReg = getFreePhysReg(cur);
     }
   }
-    
+
   // Restore the physical register tracker, removing information about the
   // future.
-  *prt_ = backupPrt;
-  
-  // if we find a free register, we are done: assign this virtual to
+  restoreRegUses();
+
+  // If we find a free register, we are done: assign this virtual to
   // the free physical register and add this interval to the active
   // list.
   if (physReg) {
-    DOUT <<  tri_->getName(physReg) << '\n';
+    DEBUG(dbgs() <<  tri_->getName(physReg) << '\n');
+    assert(RC->contains(physReg) && "Invalid candidate");
     vrm_->assignVirt2Phys(cur->reg, physReg);
-    prt_->addRegUse(physReg);
+    addRegUse(physReg);
     active_.push_back(std::make_pair(cur, cur->begin()));
     handled_.push_back(cur);
+
+    // "Upgrade" the physical register since it has been allocated.
+    UpgradeRegister(physReg);
+    if (LiveInterval *NextReloadLI = hasNextReloadInterval(cur)) {
+      // "Downgrade" physReg to try to keep physReg from being allocated until
+      // the next reload from the same SS is allocated.
+      mri_->setRegAllocationHint(NextReloadLI->reg, 0, physReg);
+      DowngradeRegister(cur, physReg);
+    }
     return;
   }
-  DOUT << "no free registers\n";
+  DEBUG(dbgs() << "no free registers\n");
 
   // Compile the spill weights into an array that is better for scanning.
   std::vector<float> SpillWeights(tri_->getNumRegs(), 0.0f);
   for (std::vector<std::pair<unsigned, float> >::iterator
        I = SpillWeightsToAdd.begin(), E = SpillWeightsToAdd.end(); I != E; ++I)
-    updateSpillWeights(SpillWeights, I->first, I->second, tri_);
-  
+    updateSpillWeights(SpillWeights, I->first, I->second, RC);
+
   // for each interval in active, update spill weights.
   for (IntervalPtrs::const_iterator i = active_.begin(), e = active_.end();
        i != e; ++i) {
@@ -811,14 +1141,14 @@ void RALinScan::assignRegOrStackSlotAtInterval(LiveInterval* cur)
     assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(reg) &&
            "Can only allocate virtual registers!");
     reg = vrm_->getPhys(reg);
-    updateSpillWeights(SpillWeights, reg, i->first->weight, tri_);
+    updateSpillWeights(SpillWeights, reg, i->first->weight, RC);
   }
-  DOUT << "\tassigning stack slot at interval "<< *cur << ":\n";
+
+  DEBUG(dbgs() << "\tassigning stack slot at interval "<< *cur << ":\n");
 
   // Find a register to spill.
   float minWeight = HUGE_VALF;
-  unsigned minReg = 0; /*cur->preference*/;  // Try the preferred register first.
+  unsigned minReg = 0;
 
   bool Found = false;
   std::vector<std::pair<unsigned,float> > RegsWeights;
@@ -827,16 +1157,22 @@ void RALinScan::assignRegOrStackSlotAtInterval(LiveInterval* cur)
            e = RC->allocation_order_end(*mf_); i != e; ++i) {
       unsigned reg = *i;
       float regWeight = SpillWeights[reg];
-      if (minWeight > regWeight)
+      // Don't even consider reserved regs.
+      if (reservedRegs_.test(reg))
+        continue;
+      // Skip recently allocated registers and reserved registers.
+      if (minWeight > regWeight && !isRecentlyUsed(reg))
         Found = true;
       RegsWeights.push_back(std::make_pair(reg, regWeight));
     }
-  
+
   // If we didn't find a register that is spillable, try aliases?
   if (!Found) {
     for (TargetRegisterClass::iterator i = RC->allocation_order_begin(*mf_),
            e = RC->allocation_order_end(*mf_); i != e; ++i) {
       unsigned reg = *i;
+      if (reservedRegs_.test(reg))
+        continue;
       // No need to worry about if the alias register size < regsize of RC.
       // We are going to spill all registers that alias it anyway.
       for (const unsigned* as = tri_->getAliasSet(reg); *as; ++as)
@@ -845,17 +1181,31 @@ void RALinScan::assignRegOrStackSlotAtInterval(LiveInterval* cur)
   }
 
   // Sort all potential spill candidates by weight.
-  std::sort(RegsWeights.begin(), RegsWeights.end(), WeightCompare());
+  std::sort(RegsWeights.begin(), RegsWeights.end(), WeightCompare(*this));
   minReg = RegsWeights[0].first;
   minWeight = RegsWeights[0].second;
   if (minWeight == HUGE_VALF) {
     // All registers must have inf weight. Just grab one!
-    minReg = BestPhysReg ? BestPhysReg : *RC->allocation_order_begin(*mf_);
+    minReg = BestPhysReg ? BestPhysReg : getFirstNonReservedPhysReg(RC);
     if (cur->weight == HUGE_VALF ||
         li_->getApproximateInstructionCount(*cur) == 0) {
       // Spill a physical register around defs and uses.
-      li_->spillPhysRegAroundRegDefsUses(*cur, minReg, *vrm_);
-      assignRegOrStackSlotAtInterval(cur);
+      if (li_->spillPhysRegAroundRegDefsUses(*cur, minReg, *vrm_)) {
+        // spillPhysRegAroundRegDefsUses may have invalidated iterator stored
+        // in fixed_. Reset them.
+        for (unsigned i = 0, e = fixed_.size(); i != e; ++i) {
+          IntervalPtr &IP = fixed_[i];
+          LiveInterval *I = IP.first;
+          if (I->reg == minReg || tri_->isSubRegister(minReg, I->reg))
+            IP.second = I->advanceTo(I->begin(), StartPosition);
+        }
+
+        DowngradedRegs.clear();
+        assignRegOrStackSlotAtInterval(cur);
+      } else {
+        assert(false && "Ran out of registers during register allocation!");
+        report_fatal_error("Ran out of registers during register allocation!");
+      }
       return;
     }
   }
@@ -868,35 +1218,62 @@ void RALinScan::assignRegOrStackSlotAtInterval(LiveInterval* cur)
     --LastCandidate;
   }
 
-  DOUT << "\t\tregister(s) with min weight(s): ";
-  DEBUG(for (unsigned i = 0; i != LastCandidate; ++i)
-          DOUT << tri_->getName(RegsWeights[i].first)
-               << " (" << RegsWeights[i].second << ")\n");
+  DEBUG({
+      dbgs() << "\t\tregister(s) with min weight(s): ";
+
+      for (unsigned i = 0; i != LastCandidate; ++i)
+        dbgs() << tri_->getName(RegsWeights[i].first)
+               << " (" << RegsWeights[i].second << ")\n";
+    });
 
-  // if the current has the minimum weight, we need to spill it and
+  // If the current has the minimum weight, we need to spill it and
   // add any added intervals back to unhandled, and restart
   // linearscan.
   if (cur->weight != HUGE_VALF && cur->weight <= minWeight) {
-    DOUT << "\t\t\tspilling(c): " << *cur << '\n';
-    float SSWeight;
-    SmallVector<LiveInterval*, 8> spillIs;
-    std::vector<LiveInterval*> added =
-      li_->addIntervalsForSpills(*cur, spillIs, loopInfo, *vrm_, SSWeight);
-    addStackInterval(cur, ls_, li_, SSWeight, *vrm_);
+    DEBUG(dbgs() << "\t\t\tspilling(c): " << *cur << '\n');
+    SmallVector<LiveInterval*, 8> added;
+    LiveRangeEdit LRE(*cur, added);
+    spiller_->spill(LRE);
+
+    std::sort(added.begin(), added.end(), LISorter());
     if (added.empty())
       return;  // Early exit if all spills were folded.
 
-    // Merge added with unhandled.  Note that we know that
-    // addIntervalsForSpills returns intervals sorted by their starting
+    // Merge added with unhandled.  Note that we have already sorted
+    // intervals returned by addIntervalsForSpills by their starting
     // point.
-    for (unsigned i = 0, e = added.size(); i != e; ++i)
-      unhandled_.push(added[i]);
+    // This also update the NextReloadMap. That is, it adds mapping from a
+    // register defined by a reload from SS to the next reload from SS in the
+    // same basic block.
+    MachineBasicBlock *LastReloadMBB = 0;
+    LiveInterval *LastReload = 0;
+    int LastReloadSS = VirtRegMap::NO_STACK_SLOT;
+    for (unsigned i = 0, e = added.size(); i != e; ++i) {
+      LiveInterval *ReloadLi = added[i];
+      if (ReloadLi->weight == HUGE_VALF &&
+          li_->getApproximateInstructionCount(*ReloadLi) == 0) {
+        SlotIndex ReloadIdx = ReloadLi->beginIndex();
+        MachineBasicBlock *ReloadMBB = li_->getMBBFromIndex(ReloadIdx);
+        int ReloadSS = vrm_->getStackSlot(ReloadLi->reg);
+        if (LastReloadMBB == ReloadMBB && LastReloadSS == ReloadSS) {
+          // Last reload of same SS is in the same MBB. We want to try to
+          // allocate both reloads the same register and make sure the reg
+          // isn't clobbered in between if at all possible.
+          assert(LastReload->beginIndex() < ReloadIdx);
+          NextReloadMap.insert(std::make_pair(LastReload->reg, ReloadLi->reg));
+        }
+        LastReloadMBB = ReloadMBB;
+        LastReload = ReloadLi;
+        LastReloadSS = ReloadSS;
+      }
+      unhandled_.push(ReloadLi);
+    }
     return;
   }
 
   ++NumBacktracks;
 
-  // push the current interval back to unhandled since we are going
+  // Push the current interval back to unhandled since we are going
   // to re-run at least this iteration. Since we didn't modify it it
   // should go back right in the front of the list
   unhandled_.push(cur);
@@ -917,28 +1294,34 @@ void RALinScan::assignRegOrStackSlotAtInterval(LiveInterval* cur)
 
   // The earliest start of a Spilled interval indicates up to where
   // in handled we need to roll back
-  unsigned earliestStart = cur->beginNumber();
+  assert(!spillIs.empty() && "No spill intervals?");
+  SlotIndex earliestStart = spillIs[0]->beginIndex();
 
   // Spill live intervals of virtual regs mapped to the physical register we
   // want to clear (and its aliases).  We only spill those that overlap with the
   // current interval as the rest do not affect its allocation. we also keep
   // track of the earliest start of all spilled live intervals since this will
   // mark our rollback point.
-  std::vector<LiveInterval*> added;
+  SmallVector<LiveInterval*, 8> added;
   while (!spillIs.empty()) {
     LiveInterval *sli = spillIs.back();
     spillIs.pop_back();
-    DOUT << "\t\t\tspilling(a): " << *sli << '\n';
-    earliestStart = std::min(earliestStart, sli->beginNumber());
-    float SSWeight;
-    std::vector<LiveInterval*> newIs =
-      li_->addIntervalsForSpills(*sli, spillIs, loopInfo, *vrm_, SSWeight);
-    addStackInterval(sli, ls_, li_, SSWeight, *vrm_);
-    std::copy(newIs.begin(), newIs.end(), std::back_inserter(added));
+    DEBUG(dbgs() << "\t\t\tspilling(a): " << *sli << '\n');
+    if (sli->beginIndex() < earliestStart)
+      earliestStart = sli->beginIndex();
+    LiveRangeEdit LRE(*sli, added, 0, &spillIs);
+    spiller_->spill(LRE);
     spilled.insert(sli->reg);
   }
 
-  DOUT << "\t\trolling back to: " << earliestStart << '\n';
+  // Include any added intervals in earliestStart.
+  for (unsigned i = 0, e = added.size(); i != e; ++i) {
+    SlotIndex SI = added[i]->beginIndex();
+    if (SI < earliestStart)
+      earliestStart = SI;
+  }
+
+  DEBUG(dbgs() << "\t\trolling back to: " << earliestStart << '\n');
 
   // Scan handled in reverse order up to the earliest start of a
   // spilled live interval and undo each one, restoring the state of
@@ -946,20 +1329,20 @@ void RALinScan::assignRegOrStackSlotAtInterval(LiveInterval* cur)
   while (!handled_.empty()) {
     LiveInterval* i = handled_.back();
     // If this interval starts before t we are done.
-    if (i->beginNumber() < earliestStart)
+    if (!i->empty() && i->beginIndex() < earliestStart)
       break;
-    DOUT << "\t\t\tundo changes for: " << *i << '\n';
+    DEBUG(dbgs() << "\t\t\tundo changes for: " << *i << '\n');
     handled_.pop_back();
 
     // When undoing a live interval allocation we must know if it is active or
-    // inactive to properly update the PhysRegTracker and the VirtRegMap.
+    // inactive to properly update regUse_ and the VirtRegMap.
     IntervalPtrs::iterator it;
     if ((it = FindIntervalInVector(active_, i)) != active_.end()) {
       active_.erase(it);
       assert(!TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(i->reg));
       if (!spilled.count(i->reg))
         unhandled_.push(i);
-      prt_->delRegUse(vrm_->getPhys(i->reg));
+      delRegUse(vrm_->getPhys(i->reg));
       vrm_->clearVirt(i->reg);
     } else if ((it = FindIntervalInVector(inactive_, i)) != inactive_.end()) {
       inactive_.erase(it);
@@ -974,10 +1357,15 @@ void RALinScan::assignRegOrStackSlotAtInterval(LiveInterval* cur)
       unhandled_.push(i);
     }
 
-    // It interval has a preference, it must be defined by a copy. Clear the
-    // preference now since the source interval allocation may have been undone
-    // as well.
-    i->preference = 0;
+    DenseMap<unsigned, unsigned>::iterator ii = DowngradeMap.find(i->reg);
+    if (ii == DowngradeMap.end())
+      // It interval has a preference, it must be defined by a copy. Clear the
+      // preference now since the source interval allocation may have been
+      // undone as well.
+      mri_->setRegAllocationHint(i->reg, 0, 0);
+    else {
+      UpgradeRegister(ii->second);
+    }
   }
 
   // Rewind the iterators in the active, inactive, and fixed lists back to the
@@ -986,23 +1374,121 @@ void RALinScan::assignRegOrStackSlotAtInterval(LiveInterval* cur)
   RevertVectorIteratorsTo(inactive_, earliestStart);
   RevertVectorIteratorsTo(fixed_, earliestStart);
 
-  // scan the rest and undo each interval that expired after t and
+  // Scan the rest and undo each interval that expired after t and
   // insert it in active (the next iteration of the algorithm will
   // put it in inactive if required)
   for (unsigned i = 0, e = handled_.size(); i != e; ++i) {
     LiveInterval *HI = handled_[i];
     if (!HI->expiredAt(earliestStart) &&
-        HI->expiredAt(cur->beginNumber())) {
-      DOUT << "\t\t\tundo changes for: " << *HI << '\n';
+        HI->expiredAt(cur->beginIndex())) {
+      DEBUG(dbgs() << "\t\t\tundo changes for: " << *HI << '\n');
       active_.push_back(std::make_pair(HI, HI->begin()));
       assert(!TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(HI->reg));
-      prt_->addRegUse(vrm_->getPhys(HI->reg));
+      addRegUse(vrm_->getPhys(HI->reg));
     }
   }
 
-  // merge added with unhandled
-  for (unsigned i = 0, e = added.size(); i != e; ++i)
-    unhandled_.push(added[i]);
+  // Merge added with unhandled.
+  // This also update the NextReloadMap. That is, it adds mapping from a
+  // register defined by a reload from SS to the next reload from SS in the
+  // same basic block.
+  MachineBasicBlock *LastReloadMBB = 0;
+  LiveInterval *LastReload = 0;
+  int LastReloadSS = VirtRegMap::NO_STACK_SLOT;
+  std::sort(added.begin(), added.end(), LISorter());
+  for (unsigned i = 0, e = added.size(); i != e; ++i) {
+    LiveInterval *ReloadLi = added[i];
+    if (ReloadLi->weight == HUGE_VALF &&
+        li_->getApproximateInstructionCount(*ReloadLi) == 0) {
+      SlotIndex ReloadIdx = ReloadLi->beginIndex();
+      MachineBasicBlock *ReloadMBB = li_->getMBBFromIndex(ReloadIdx);
+      int ReloadSS = vrm_->getStackSlot(ReloadLi->reg);
+      if (LastReloadMBB == ReloadMBB && LastReloadSS == ReloadSS) {
+        // Last reload of same SS is in the same MBB. We want to try to
+        // allocate both reloads the same register and make sure the reg
+        // isn't clobbered in between if at all possible.
+        assert(LastReload->beginIndex() < ReloadIdx);
+        NextReloadMap.insert(std::make_pair(LastReload->reg, ReloadLi->reg));
+      }
+      LastReloadMBB = ReloadMBB;
+      LastReload = ReloadLi;
+      LastReloadSS = ReloadSS;
+    }
+    unhandled_.push(ReloadLi);
+  }
+}
+
+unsigned RALinScan::getFreePhysReg(LiveInterval* cur,
+                                   const TargetRegisterClass *RC,
+                                   unsigned MaxInactiveCount,
+                                   SmallVector<unsigned, 256> &inactiveCounts,
+                                   bool SkipDGRegs) {
+  unsigned FreeReg = 0;
+  unsigned FreeRegInactiveCount = 0;
+
+  std::pair<unsigned, unsigned> Hint = mri_->getRegAllocationHint(cur->reg);
+  // Resolve second part of the hint (if possible) given the current allocation.
+  unsigned physReg = Hint.second;
+  if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(physReg) && vrm_->hasPhys(physReg))
+    physReg = vrm_->getPhys(physReg);
+
+  TargetRegisterClass::iterator I, E;
+  tie(I, E) = tri_->getAllocationOrder(RC, Hint.first, physReg, *mf_);
+  assert(I != E && "No allocatable register in this register class!");
+
+  // Scan for the first available register.
+  for (; I != E; ++I) {
+    unsigned Reg = *I;
+    // Ignore "downgraded" registers.
+    if (SkipDGRegs && DowngradedRegs.count(Reg))
+      continue;
+    // Skip reserved registers.
+    if (reservedRegs_.test(Reg))
+      continue;
+    // Skip recently allocated registers.
+    if (isRegAvail(Reg) && !isRecentlyUsed(Reg)) {
+      FreeReg = Reg;
+      if (FreeReg < inactiveCounts.size())
+        FreeRegInactiveCount = inactiveCounts[FreeReg];
+      else
+        FreeRegInactiveCount = 0;
+      break;
+    }
+  }
+
+  // If there are no free regs, or if this reg has the max inactive count,
+  // return this register.
+  if (FreeReg == 0 || FreeRegInactiveCount == MaxInactiveCount) {
+    // Remember what register we picked so we can skip it next time.
+    if (FreeReg != 0) recordRecentlyUsed(FreeReg);
+    return FreeReg;
+  }
+
+  // Continue scanning the registers, looking for the one with the highest
+  // inactive count.  Alkis found that this reduced register pressure very
+  // slightly on X86 (in rev 1.94 of this file), though this should probably be
+  // reevaluated now.
+  for (; I != E; ++I) {
+    unsigned Reg = *I;
+    // Ignore "downgraded" registers.
+    if (SkipDGRegs && DowngradedRegs.count(Reg))
+      continue;
+    // Skip reserved registers.
+    if (reservedRegs_.test(Reg))
+      continue;
+    if (isRegAvail(Reg) && Reg < inactiveCounts.size() &&
+        FreeRegInactiveCount < inactiveCounts[Reg] && !isRecentlyUsed(Reg)) {
+      FreeReg = Reg;
+      FreeRegInactiveCount = inactiveCounts[Reg];
+      if (FreeRegInactiveCount == MaxInactiveCount)
+        break;    // We found the one with the max inactive count.
+    }
+  }
+
+  // Remember what register we picked so we can skip it next time.
+  recordRecentlyUsed(FreeReg);
+
+  return FreeReg;
 }
 
 /// getFreePhysReg - return a free physical register for this virtual register
@@ -1010,17 +1496,17 @@ void RALinScan::assignRegOrStackSlotAtInterval(LiveInterval* cur)
 unsigned RALinScan::getFreePhysReg(LiveInterval *cur) {
   SmallVector<unsigned, 256> inactiveCounts;
   unsigned MaxInactiveCount = 0;
-  
+
   const TargetRegisterClass *RC = mri_->getRegClass(cur->reg);
   const TargetRegisterClass *RCLeader = RelatedRegClasses.getLeaderValue(RC);
+
   for (IntervalPtrs::iterator i = inactive_.begin(), e = inactive_.end();
        i != e; ++i) {
     unsigned reg = i->first->reg;
     assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(reg) &&
            "Can only allocate virtual registers!");
 
-    // If this is not in a related reg class to the register we're allocating, 
+    // If this is not in a related reg class to the register we're allocating,
     // don't check it.
     const TargetRegisterClass *RegRC = mri_->getRegClass(reg);
     if (RelatedRegClasses.getLeaderValue(RegRC) == RCLeader) {
@@ -1032,56 +1518,23 @@ unsigned RALinScan::getFreePhysReg(LiveInterval *cur) {
     }
   }
 
-  unsigned FreeReg = 0;
-  unsigned FreeRegInactiveCount = 0;
-
   // If copy coalescer has assigned a "preferred" register, check if it's
   // available first.
-  if (cur->preference) {
-    if (prt_->isRegAvail(cur->preference) && 
-        RC->contains(cur->preference)) {
-      DOUT << "\t\tassigned the preferred register: "
-           << tri_->getName(cur->preference) << "\n";
-      return cur->preference;
-    } else
-      DOUT << "\t\tunable to assign the preferred register: "
-           << tri_->getName(cur->preference) << "\n";
+  unsigned Preference = vrm_->getRegAllocPref(cur->reg);
+  if (Preference) {
+    DEBUG(dbgs() << "(preferred: " << tri_->getName(Preference) << ") ");
+    if (isRegAvail(Preference) &&
+        RC->contains(Preference))
+      return Preference;
   }
 
-  // Scan for the first available register.
-  TargetRegisterClass::iterator I = RC->allocation_order_begin(*mf_);
-  TargetRegisterClass::iterator E = RC->allocation_order_end(*mf_);
-  assert(I != E && "No allocatable register in this register class!");
-  for (; I != E; ++I)
-    if (prt_->isRegAvail(*I)) {
-      FreeReg = *I;
-      if (FreeReg < inactiveCounts.size())
-        FreeRegInactiveCount = inactiveCounts[FreeReg];
-      else
-        FreeRegInactiveCount = 0;
-      break;
-    }
-
-  // If there are no free regs, or if this reg has the max inactive count,
-  // return this register.
-  if (FreeReg == 0 || FreeRegInactiveCount == MaxInactiveCount) return FreeReg;
-  
-  // Continue scanning the registers, looking for the one with the highest
-  // inactive count.  Alkis found that this reduced register pressure very
-  // slightly on X86 (in rev 1.94 of this file), though this should probably be
-  // reevaluated now.
-  for (; I != E; ++I) {
-    unsigned Reg = *I;
-    if (prt_->isRegAvail(Reg) && Reg < inactiveCounts.size() &&
-        FreeRegInactiveCount < inactiveCounts[Reg]) {
-      FreeReg = Reg;
-      FreeRegInactiveCount = inactiveCounts[Reg];
-      if (FreeRegInactiveCount == MaxInactiveCount)
-        break;    // We found the one with the max inactive count.
-    }
+  if (!DowngradedRegs.empty()) {
+    unsigned FreeReg = getFreePhysReg(cur, RC, MaxInactiveCount, inactiveCounts,
+                                      true);
+    if (FreeReg)
+      return FreeReg;
   }
-  
-  return FreeReg;
+  return getFreePhysReg(cur, RC, MaxInactiveCount, inactiveCounts, false);
 }
 
 FunctionPass* llvm::createLinearScanRegisterAllocator() {